CN1847494A - 用于纺织机械和类似机械的消极式送纱器 - Google Patents

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Abstract

一种送纱器包括一固定卷筒(TA)和一围绕该卷筒的轴线而可枢转地支承的回转臂(V0)，该回转臂可操作地连接于一永磁式同步无电刷电动机(M)以可操作地在卷筒上卷绕纱圈。该电动机(M，M’)包括一定子(STA，STA’)和一转子，该定子包括具有至少三个细长极靴(E1－E3，E1’－E3’)的基本圆筒形的中空壳体，诸极靴上分别卷绕有励磁线圈(A，B，C，A’，B’，C’)，该转子包括具有一圆形剖面的、具有交替的诸磁极的磁性件，该磁性件被同轴线地支承在驱动轴(AM，AM’)上并靠近诸线圈。

Description

用于纺织机械和类似机械的消极式送纱器
技术领域
本发明涉及一种用于纺织机械或类似机械的消极式送纱器，尤其涉及装有电压控制的或电流控制的电动机的类型的消极式送纱器。
背景技术
如已知那样，用于纺织机械的送纬器包括一固定的卷筒，机动回转臂在该卷筒上卷绕许多纱圈以形成纬纱储备量。一旦织机需要时，诸纱圈从卷筒上退绕，然后通过将纱的张力保持在适合于织造加工的一个值的一断头自停件(breaking member)最终将纱供应到织机。
由一电子供电单元驱动传动回转臂的电动机，该供电单元包括由一控制单元控制的诸电子开关的一桥路，该控制单元处理来自例如测量纬纱储备量的、装在送纱器内的传感器、纱退绕传感器、测量电动机的驱动所引起的电流信号的传感器的许多信号和/或来自与电动机关联的速度传感器和/或位置传感器的反馈信号等。在这些信号的基础上，该控制单元周期地闭合电子供电单元的开关以控制电动机速度，用于保持卷筒上的纬纱储备量基本不变。上述控制单元基本上能够通过诸电路实时工作，这些电路执行可以是速度控制回路或位置控制回路的电压/电流、嵌套的控制回路的功能。
现有技术的消极式送纱器使用步进电机，或者，较佳地使用无刷电机，无刷电机包括一中空的圆筒形定子，该定子设置有被接纳在定子的内表面中切削出的细凹槽图形内的场绕组。
但是，如该领域的那些熟练人员众所周知的那样，实现凹槽和绕组的上述结构是很花钱的和要求精确的机加工，主要是因为用于送纱器的电动机的直径为40至70毫米的较小尺寸。并且这结构难以在定子内安装如电动机受到速度/位置反馈控制所要求的位置传感器，例如霍尔传感器。
在克服关于安装霍尔传感器的上述缺点的努力之中，已知在电动机的飞轮的外表面上设置了许多小磁铁。在飞轮附近安装的固定的霍尔传感器当诸磁铁通过时检测它们，从而产生转子位置信号。
但是，上述系统的缺点是它不提供转子相对于定子的确定的电位置(electricposition)，为起动电动机进入一所需的转动方向要求该位置的信息，从而要求附加的复杂的控制系统，这在软件和硬件方面使电子控制结构复杂化，还需要辅助的起动程序，以延迟电动机的起动若干秒。
此外，在电动机的飞轮上安装磁铁增加了飞轮的转动惯量，从而降低了总效率。
另外，在消极性送纱器内使用上述类型的无刷电动机引起驱动转矩受所谓“脉动”现象的影响。这现象限制了控制系统的通带(passband)，从而影响纱线卷绕过程的精确度，随之在织物或网状物的均匀度方面产生疵点。作为又一缺点，转矩脉动引起电动机传送较小的驱动转矩，从而增加了电流消耗，最终造成总效率的进一步下降。
发明内容
因此，本发明的一主要目的是提供一种制造成本低的消极式送纱器，其中精确地控制回转臂的位置和速度而不影响系统的总效率，还能以一所需方向直接起动电动机，并在电子控制结构中不产生显著变化。
本发明的另一目的是提供一种消极式送纱器，其中相对于已知送纱器显著地减少或甚至消除转矩脉动。
具有在权利要求1中所述的特征的、同时具有在其它权利要求所述的其它优越的特征的消极式送纱器实现了通过以下说明将变得更明显的上述目的和其它目标和优点。
附图说明
现在将参照附图叙述本发明的几个较佳实施例，在附图中：
图1是一本发明涉及的类型的消极式送纱器的总示意图；
图2是按照本发明的一第一较佳实施例的、装在送纱器内的电动机的横剖视图；
图3是按照本发明的一第二较佳实施例的、装在送纱器内的电动机的立体图；
图4是图3的电动机的定子的横剖视图；
图5是示出带有不同的电枢电流值的、作为角度位置的一函数的电动机的驱动转矩的曲线图；
图6是按照本发明的一第三较佳实施例的、装在送纱器内的电动机的横剖视图。
具体实施方式
首先参阅图1，一通用的消极式送纱器AN从一纱筒RO拉出纱F，并以一有规律的速度将纱供应到机器MF，例如织布机、针织机、络筒机等。送纱器AN包括一固定卷筒，由一电动机M驱动的、用于从纱筒RO拉出纱的一回转臂VO在该固定卷筒上卷绕多个圈纱(yarn loop)以形成一纱储备(weftreserve)RT。一旦纺织机器MF要求时，纱F从卷筒上退绕并通过与卷筒同轴线的一导纱眼GA。
电动机M是永磁式同步无刷电动机，该电动机由电子供电单元通过电子开关SP的桥路驱动。控制单元UC接受来自测量纬纱储备量的一个或多个传感器P1……Pn的信号SR1……SRn、和/或来自纱退绕传感器SU的脉冲以及来自电动机的电流信号I和/或电压信号V、来自以下将详细叙述的与电动机关联的位置传感器的反馈信号FB、以及通常的外部信号S。在这些基础上，控制单元US产生一系列指令C，这些指令驱动开关桥路SP以控制回转臂的旋转，用于保持纬纱储备RT基本不变。
现在参阅图2，按照本发明的一第一较佳实施例的电动机M设置有一定子STA，该定子包括一中空的圆筒形壳体，该壳体具有沿径向朝内突出的九个细长的极靴，其中三个极靴E1、E2、E3相互彼此等距间隔开120°和支承各自的励磁线圈A、B、C。电动机的转子包括一薄的圆筒形磁铁MC，该磁铁通过一支承件SM同轴线地支承在驱动轴AM上。圆筒形磁铁MC被沿径向极化，许多北极N和南极S彼此交替分布。没有线圈的各对两个并列的极靴具有各自的、设置在其中的和被连接成用于对控制单元US传送位置信号的霍尔传感器H1、H2、H3。
按照本发明的一第二较佳实施例，如图3和4所示，电动机M′具有一基本上圆筒形的、中空壳体形状的定子STA′，该定子带有一盘形基底BD和从该基底以平行于该基底的轴线的一方向伸出的九个细长极靴，每个极靴为圆柱体的一纵长部分。所述诸极靴的三个E1′、E2′、E3′彼此等距间隔120°并支承各自的励磁线圈A′、B′、C′。转子包括一驱动轴AM′，该驱动轴具有用键固定在其上的一同轴线的盘形磁铁D，该磁铁被纵向极化，带有交替的诸北极N和诸南极S。磁铁D被设置在线圈的前方并靠近它的自由端。没有线圈的各对两个并列的极靴具有一各自的、设置在两极靴之间的和被连接成向控制单元传送位置信号的霍尔传感器H1′、H2′、H3′。
对于上述两个结构，磁性件，即圆筒体或盘，可以具有四或五对极靴(在图中为五对)，是四或五的倍数的数量取决于关系到电动机的速度控制或位置控制的设计要求，如该领域的熟练人员众所周知的那样。
图5的曲线图示出了关于受到一梯形驱动(trapezoidal driving)的电动机的、带有不同的电枢电流(单位安培)的、为角度位置的一函数的驱动转矩。如该领域的那些熟练人员将理解的那样，这些曲线具有一正弦曲线形状，以及，剩余转矩，即在零电流时测量的阻转矩，是很小的。
在本发明的一第三实施例中，如图6所示，电动机的结构类似于第二实施例，但电动机是两相的，具有一设置有八个极靴的定子，其中四个极靴E1′b、E2′b、E3′b、E4′b彼此等距间隔一直角并支承各自的励磁线圈A′b、B′b、C′b、D′b。磁盘D6具有五对极靴。
对于按照本发明的电动机，励磁线圈不需要如对于传统电动机所要求的那样直接卷绕在定子的诸极靴上。相反，能够单独地卷绕诸线圈，然后安装在定子内，更加便于安装。
而且，由于诸霍尔传感器设置在诸线圈之间的诸角度间隙内，它们不要求任何附加的安装壳体，必然具有以低成本制造小尺寸电动机的可能性。
在此已经叙述了本发明的一较佳实施例，但是在本发明原理的范围内当然可以作出许多变化。

Claims (9)

1.一种用于纺织机械的送纱器，该送纱器包括一固定卷筒(TA)和一回转臂(VO)，该回转臂(VO)围绕该卷筒的轴线而可枢转地支承并可操作地连接于一永磁式同步无刷电动机(M)，以可操作地在卷筒上卷绕纱圈，
其特征在于，所述电动机(M，M′)包括一定子(STA，STA′)和一转子，该定子包括一基本圆筒形的中空壳体，该壳体具有至少三个细长极靴(E1-E3，E1′-E3′)，这些极靴上分别卷绕有励磁线圈(A，B，C，A′，B′，C′)，该转子包括具有一圆形剖面的、带有交替的诸磁极的一磁性件，该磁性件同轴地支承在驱动轴(AM，AM′)上并靠近诸线圈。
2.如权利要求1的送纱器，其特征在于，所述磁性件包括由沿径向被极化的磁性材料制造的、带有交替的诸磁极的一薄圆筒(MC)，所述诸极靴(E1，E2，E3)围绕转子的转动轴线从定子沿径向朝内突出。
3.如权利要求1的送纱器，其特征在于，所述磁性件包括由一磁性材料制成的一薄盘(D)，该磁性材料被沿纵向极化并带有沿它的厚度方向交替的诸磁极，所述诸极靴(E1′-E3′，E1′b-E4′b)平行于转子的转动轴线突出。
4.如权利要求1至3的任一项的送纱器，其特征在于，所述定子包括九个细长极靴，这些极靴中的三个(E1-E3，E1′-E3′)彼此等距间隔120°并支承各自的诸励磁线圈(A，B，C，A′，B′，C′)，以及，所述磁性件具有四对极靴。
5.如权利要求4的送纱器，其特征在于，所述磁性件的极靴对的数量为4的倍数。
6.如权利要求1至3的任一项的送纱器，其特征在于，所述定子包括九个细长极靴，这些极靴中的三个彼此等距间隔120°并支承所述励磁线圈(A，B，C，A′，B′，C′)，以及，所述磁性件具有五对极靴。
7.如权利要求6的送纱器，其特征在于，所述磁性件的极靴对的数量是5的倍数。
8.如权利要求3的送纱器，其特征在于，所述定子包括八个极靴，其中四个极靴(E1′b、E2′b、E3′b、E4′b)相互间隔一直角并支承各自的励磁线圈(A′b、B′b、C′b、D′b)，以及，所述薄盘(Db)具有五对极靴。
9.如权利要求1至8的任一项的送纱器，其中，由一控制单元(UC)通过一电子供电单元控制电动机(M，M′)，其特征在于，多个霍尔传感器(H1-H3，H1′-H3′)被设置在诸线圈之间的诸角度间隙内又靠近磁性件，并被连接成将位置信号传送到所述控制单元。
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